概述
相關書籍聲學是研究媒質中機械波（即聲波）的科學，研究範圍包括聲波的產生，接受，轉換和聲波的各種效應。同時聲學測量技術是一種重要的測量技術，有著廣泛的套用。聲學是物理學分支學科之一，是研究媒質中機械波的產生、傳播、接收和效應的科學。媒質包括物質各態（固體、液體和氣體等），可以是彈性媒質也可以是非彈性媒質。機械波是指質點運動變化（包括位移、速度、加速度中某一種或幾種的變化）的傳播現象。機械波就是聲波。
聲音的產生
最簡單的聲學就是聲音的產生和傳播，這也是聲學研究的基礎。
聲音是由物體振動產生的。
聲音的傳播需要介質，它可在氣體、液體和固體中傳播，但真空不能傳聲。聲音在不同物質中的傳播速度也是不同的，一般在固體中傳播的速度最快，液體次之，在氣體中傳播得最慢。並且，在氣體中傳播的速度還與氣體的溫度和壓強有關。
聲音的特點
有規律的悅耳聲音叫樂音，沒有規律的刺耳聲音叫噪音。響度、音調和音色是決定樂音特徵的三個因素。
響度。物理學中把人耳能感覺到的聲音的強弱稱為響度。聲音的響度大小一般與聲源振動的幅度有關，振動幅度越大，響度越大。分貝（dB）則長用來表示聲音的強弱。
音調。物理學中把聲音的高、低稱為音調。聲音的音調高低一般與發生體振動快慢有關，物體振動頻率越大，音調就越高。
音色。音色又叫音品，它反映了聲音的品質和特色。不同物體發出的聲音，其音色是不同的，因此我們才能分辨不同人講話的聲音、不同樂器演奏的聲音等。
另外，有許多聲音是正常人的耳朵聽不到的。因為聲波的頻率範圍很寬，由10-4 Hz到1012 Hz，但正常人的耳朵只能聽到20Hz到20000Hz之間的聲音。通常把高於20000Hz的聲音稱為超音波，低於20Hz的聲音稱為次聲波，在20Hz到20000Hz之間的聲音稱為可聞聲。
研究歷史
河南信陽出土的“帠佀”蟠螭文編鐘對聲學的系統研究是從17世紀初伽利略研究單擺周期和物體振動開始的。從那時起直到19世紀，幾乎所有傑出的物理學家和數學家都對研究物體振動和聲的產生原理作過貢獻。
1635年就有人用遠地槍聲測聲速，假設閃光傳播不需時間。以後方法不斷改進，到1738年巴黎科學院用炮聲測量，測得結果折合到0°C時，聲速為332m/s，與最準確的數值331.45m/s只差1.5‰。牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》中根據推理：振動物體要推動鄰近媒質，後者又推動它的鄰近媒質，等等，經過複雜而難懂的推導求得聲速應等於大氣壓與密度之比的二次方根。L.歐拉在1759年根據這個概念提出更清楚的分析方法，求得牛頓的結果。但是由此算出的聲速只有288m/s，與實驗值相差很大。J.L.R.達朗伯於1747年首次導出弦的波動方程，並預言可用於聲波。直到1816年，P.S.M.拉普拉斯指出只有在聲波傳播中空氣溫度不變時牛頓的推導才正確，而實際上在聲波傳播中空氣密度變化很快，不可能是等溫過程，而應該是絕熱過程，因此，聲速的二次方應是大氣壓乘以比熱容比（定壓比熱容與定容比熱容的比）γ 與密度之比。據此算出聲速的理論值與實驗值就完全一致了。
直到19世紀末，接收聲波的儀器只有人耳。人耳能聽到的最低聲強大約是10-6 W/m2 (聲壓20μPa)，在1000Hz時，相應的空氣質點振動位移大約是10pm(10-11 m)，只有空氣分子直徑的十分之一。
發現著名的電路定律的G.S.歐姆於1843年提出人耳可把複雜的聲音分解為諧波分量，並按分音大小判斷音品的理論。在歐姆聲學理論的啟發下，開展了聽覺的聲學研究（以後稱為生理聲學和心理聲學），並取得重要的成果，其中最有名的是 H.von亥姆霍茲的《音的感知》。在關閉空間（如房間、教室、禮堂、劇院等）裡面聽語言、音樂，效果有的很好，有的很不好，這引起所謂建築聲學或室內音質的研究。但直到1900年W.C.賽賓得到他的混響公式，才使建築聲學成為真正的科學。
基礎物理聲學，是各分支的基礎19世紀及以前兩三百年的大量聲學研究成果的最後總結者是瑞利，他在1877年出版的兩卷《聲學原理》中集經典聲學的大成，開現代聲學的先河。至今，特別是在理論分析工作中，還常引用這兩卷巨著。他開始討論的電話理論，已發展為電聲學。在20世紀，由於電子學的發展，使用電聲換能器和電子儀器設備，可以產生接收和利用任何頻率、任何波形、幾乎任何強度的聲波，已使聲學研究的範圍遠非昔日可比。現代聲學中最初發展的分支就是建築聲學和電聲學以及相應的電聲測量。以後，隨著頻率範圍的擴展，又發展了超聲學和次聲學；由於手段的改善，進一步研究聽覺，發展了生理聲學和心理聲學；由於對語言和通信廣播的研究，發展了語言聲學。在第二次世界大戰中，開始把超聲廣泛地用到水下，使水聲學得到很大的發展。20世紀初以來，特別是20世紀50年代以來，全世界由於工業交通事業的巨大發展出現了噪聲環境污染問題，而促進了噪聲、噪聲控制、機械振動和衝擊研究的發展高速大功率機械套用日益廣泛。非線性聲學受到普遍重視。此外還有音樂聲學、生物聲學。這樣，逐漸形成了完整的現代聲學體系。
分支學科
次聲學、超聲學、電聲學、大氣聲學、音樂聲學、語言聲學、建築聲學、生理聲學、生物聲學、水聲學、物理學、力學、熱學、光學、電磁學、核物理學、固體物理學。
研究特點
①大部分基礎理論已比較成熟，這部分理論在經典聲學中已有比較充分的發展。
②有些基礎理論和套用基礎理論，或基礎理論在不同實際範圍內的套用問題研究得較多；
③非常廣泛地滲入到物理學其他分支和其他科學技術領域（包括工農業生產）以及文化藝術領域中。
現代聲學研究一直涉及聲子的運動、聲子和物質相互作用，以及一些準粒子和電子等微觀粒子的特性；所以聲學既有經典性質，也有量子性質。人類的活動幾乎都與聲學有關，從海洋學到語言音樂，從地球到人的大腦，從機械工程到醫學，從微觀到巨觀，都是聲學家活動的場所。聲學的邊緣科學性質十分明顯，邊緣科學是科學的生長點，因此有人主張聲學是物理學的一個最好的發展方向。
特性概念
在氣體和液體中只有縱波聲波的傳播速度為
式中E是媒質的彈性模量，單位為帕(Pa)，ρ是媒質密度，單位為kg/m3 。氣體中E＝γp，p是壓力，單位是Pa。聲在媒質中傳播有損耗時，E為複數(虛數部分代表損耗)，с也是複數，其實數部分代表傳播速度，虛數部分則與衰減常數（每單位距離強度或幅度的衰減）有關，測量後者可求得媒質中的損耗。
聲行波強度用單位面積內傳播的功率（以W/m2 為單位）表示，但是在聲學測量中功率不易直接測量得，所以常用易於測量的聲壓表示。在聲學中常見的聲強範圍或聲壓範圍非常大，所以一般用對數表示，稱聲強級或聲壓級，單位是分貝(dB)。先選一個基準值，一個強度等於其基準值10000倍的聲，聲強級稱40dB，強度1000000倍的聲則強度級為60dB。聲強I與聲壓p的關係是 
式中Zc是媒質的聲特性阻抗，Zc=ρс。聲壓增加10倍，聲強則增加100倍，分貝數增加20。所以聲壓為其基準值的100倍時，聲壓級是40dB。在使用聲強級或聲壓級時，基準值必須說明。在空氣中，ρс=400，聲強的基準值常取為10-6 W/m2 ，與這個聲強相當的聲壓基準值為20μPa(即2×10-5 N/m2 )，這大約是人耳在1000Hz所能聽到的最低值。這時聲強級與聲壓級相等(0dB)(這是在空氣中，並選擇了適當的基準值情況下)。
研究方法
波動聲學
也稱物理聲學，是用波動理論研究聲場的方法。在聲波波長與空間或物體的尺度數量級相近時，必須用波動聲學分析。主要是研究反射、折射、干涉、衍射、駐波、散射等現象。在關閉空間（例如室內，周圍有表面）或半關閉空間（例如在水下或大氣中，有上、下界面），反射波的互相干涉要形成一系列的固有振動（稱為簡正振動方式或簡正波）。簡正方式理論是引用量子力學中本徵值的概念並加以發展而形成的（注意到聲波波長較大和速度小等特性）。
射線聲學
或稱幾何聲學，它與幾何光學相似。主要是研究波長非常小（與空間或物體尺度比較）時，能量沿直線的傳播，即忽略衍射現象，只考慮聲線的反射、折射等問題。這是在許多情況下都很有效的方法。例如在研究室內反射面、在固體中作無損檢測以及在液體中探測等時，都用聲線概念。
統計聲學
主要研究波長非常小（與空間或物體比較），在某一頻率範圍內簡正振動方式很多，頻率分布很密時，忽略相位關係，只考慮各簡正方式的能量相加關係的問題。賽賓公式就可用統計聲學方法推導。統計聲學方法不限於在關閉或半關閉空間中使用。在聲波傳輸中，統計能量技術解決很多問題，就是一例。
套用
聲學流程圖科研套用
利用對聲速和聲衰減測量研究物質特性已套用於很廣的範圍。測出在空氣中，實際的吸收係數比19世紀G.G.斯托克斯和G.R.基爾霍夫根據粘性和熱傳導推出的經典理論值大得多，在液體中甚至大幾千倍、幾萬倍。這個事實導致了人們對弛豫過程的研究，這在對液體以及它們結構的研究中起了很大作用。對於固體同樣工作已形成從低頻到起聲頻固體內耗的研究，並對諸如固體結構和晶體缺陷等方面的研究都有很大貢獻。
表面波、聲全息、聲成像、非線性聲學、熱脈衝、聲發射、超聲顯微鏡、次聲等以物質特性研究為基礎的研究領域都有很大發展。
瑞利時代就已經知道的表面波，現已用到微波系統小型化發展中。在壓電材料(如石英)上鍍收發電極，或在絕緣材料（如玻璃）上鍍壓電薄膜都可以作成表面波器件。聲表面波的速度只有電磁波的十萬分之幾，相同頻率下波長短得多，所以表面波器件的特點是小，在信號存儲上和信號濾波上都優於電學元件，可在電路小型化中起很大作用。
聲全息和聲成像是無損檢測方法的重要發展。將聲信號變成電信號，而電信號可經過電子計算機的存儲和處理，用聲全息或聲成像給出的較多的信息充分反應被檢對象的情況，這就大大優於一般的超聲檢測方法。固體位錯上的聲發射則是另一個無損檢測方法的基礎。
聲波在固體和液體中的非線性特性可通過媒質中聲速的微小變化來研究，套用聲波的非線性特性可以實現和研究聲與聲的相互作用，它還用於高解析度的參量聲吶（見非線性聲學）中。 用熱脈衝產生的超聲頻率可達到1012Hz以上，為凝聚態物理開闢了新的研究領域。
次聲學主要是研究大氣中周期為一秒至幾小時的壓力起伏。火山爆發、地震、風暴、颱風等自然現象都是次聲源。研究次聲可以更深入地了解上述這些自然現象。次聲在國防研究上也有重要套用，可以用來偵察和辨認大型爆破、火箭發射等。大氣對次聲的吸收很小，比較大的火山爆發，氫彈試驗等產生的次聲繞地球幾周仍可被收到，可用次聲測得這些事件。固體地球內聲波的研究已發展為地震學。
超聲檢查體內器官並加以顯示研究液氦中的聲傳播也很有意義。早在40年代，Л·Д·朗道就預計液氦溫度低於λ 點時可能有周期性的溫度波動，後來將這種溫度波稱為第二聲，而壓力波為第一聲。對第一聲和第二聲的研究又得到另外兩種聲：第三聲超流態氦薄膜上超流體的縱波，第四聲多孔材料孔中液氦中超流體內的壓縮波。深入研究這些現象都已經成為研究液氦的物理特性尤其是量子性質的重要手段。
聲波可以透過所有物體：不論透明或不透明的，導電或非導電的，包括了其他輻射（如電磁波等）所不能透過的物質。因此，從大氣、地球內部、海洋等宏大物體直到人體組織、晶體點陣等微小部分都是聲學的實驗室。近年來在地震觀測中，測定了固體地球的簡正振動，找出了地球內部運動的準確模型，月球上放置的地聲接收器對月球內部監測的結果，也同樣令人滿意。進一步監測地球內部的運動，最終必將實現對地震的準確預報，從而避免大量傷亡和經濟損失。
通信套用
語言通信：主要研究語言的分析、合成和機器識別問題。錄放聲設備和電子計算機的發展在這些工作中起了很大促進作用。已作到語言可以根據打字文稿按聲學規律合成聲音，有限辭彙的口語可以用機器自動識別，口語也可以轉化為電碼或由電碼再轉換為聲音（聲碼器）並保存原來口語的特性。現在語言通信的設備還比較複雜，系統的質量和局限還有待於改進。這種改進不僅是技術上的，更重要的是對語言的產生和感知的基本理解。這隻有深入進行語言和聽覺的基礎研究才能得到解決，而不是近期所能完成的。
醫療套用
除了助聽、助語設備外，聲學在醫學中還有很多可以套用的方面，但發展都很不夠或根本未發展，特別是在治療方面。有跡象說明低強度超聲可加速傷口癒合，同時施用超聲和X射線可使對癌症的輻射治療更加有效，超聲輻射可治癒腦血栓等，但這些都未形成常規的治療手段。主要原因是不能確定適當的劑量，超聲治療的機理不明，不清楚是局部加熱的結果，還是促進體液的流動起的作用。
超聲檢查體內器官並加以顯示的方法有廣泛的套用聲波可透過人體並對體內任何阻抗的變化靈敏（折射、反射），因此超聲透視顱內、心臟或腹內的某些功效遠非X射線可比，而且不存在輻射病，但使用時也有局限。超聲全息用於體內無損檢測的技術則尚待發展。達到臨床使用的超聲技術還包括利用都卜勒效應查體內運動（包括胎兒運動及血管內血液的流速等），神經外科在腦的深部用聚焦的超音波造成破壞而不影響大腦的其他部分，利用超聲處理治療人耳中的平衡機構等。牙科用超聲鑽鑽牙而絲毫不影響軟組織，可以大大減少病人的不適。
環保套用
獲得良好的音質當代重大環境問題之一是噪聲污染，社會上對環境污染的意見（包括控告）有一半是噪聲問題。除了長期在較強的噪聲(90dB以上)中工作要造成耳聾外，不太強的噪聲對人也會形成干擾。例如噪聲級到70dB，對面談話就有困難，50dB環境下睡眠、休息已受到嚴重影響。近年來，對聲源發聲機理的研究受到注意，也取得了不少成績。例如，撞擊聲、氣流聲、機械振動聲等的理論研究都取得重要成果，根據噪聲發生的機理可求得控制噪聲的有效方法。
建築學套用
環境科學不但要克服環境污染，還要進一步研究造成適於人們生活和活動的環境。使在廳堂中聽到的講話清晰、音樂優美是建築聲學的任務，廳堂音質的主要問題是室內的混響。宿舍、公寓建築的聲學問題主要不是研究室內音質（因為房間都很小，混響時間不長），而常常是研究隔聲，即要求儘量減小鄰居之間的互相干擾：如樓上走路，樓下聽得很清楚。隔聲大小與牆壁或樓板的厚度（或單位面積的質量）直接有關，但建築界的傾向是向輕結構發展，與隔聲要求正相反，這就給聲學家提出難題，勁度控制也許是解決這個矛盾的方法，但還需要做大量工作。城市噪聲控制和音質涉及了多方面的問題，非常複雜，許多學科的專家都為此做出了重要貢獻，但還有待更深入的進展。
聲學與振動
《聲學與振動》OpenJournalofAcousticsandVibration是一本關注聲學與振動領域最新進展的國際中文期刊，由漢斯出版社出版發行。主要刊登聲學與振動領域最新技術及成果展示的相關學術論文。支持思想創新、學術創新，倡導科學，繁榮學術，集學術性、思想性為一體，旨在為了給世界範圍內的科學家、學者、科研人員提供一個傳播、分享和討論聲學與振動領域內不同方向問題與發展的交流平台。研究領域：
聲學與振動。聲學
普通線性聲學
非線性聲學
流體動力聲學
超聲學、量子聲學和聲學效應
次聲學
水聲和海洋聲學
結構聲學和振動
噪聲、噪聲效應及其控制
建築聲學與電聲學
聲學信號處理
生理、心理聲學和生物聲學
語言聲學和語音信號處理
音樂聲學
聲學換能器、聲學測量及方法
聲學測量方法
聲學材料
信息科學中的聲學問題
與聲學有關的其它物理問題和交叉學科
振動與波
線性振動力學
非線性振動力學
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